Research on an education support system for elementary geometry based on handwriting behavior
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21K12157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62030:Learning support system-related
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| Research Institution | Fukuoka University of Education |
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Principal Investigator |
藤本 光史 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (20270241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | ユーザインタフェース / Webアプリケーション / 数学ソフトウェア / WebAssembly / マルチプラットフォーム / 手書き図形入力 / GeoGebra / 手書きインタフェース / 手書き数式入力 / 初等幾何証明支援 / 数式処理システム |
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| Outline of Research at the Start |
中学・高校での「図形の証明問題」は，教師も生徒も苦手意識が高く，教えにくく学びづらい分野になっており，両者を支援するシステムが求められている．本研究では，既存の手書き数式インタフェースを応用して，授業者と学習者が共に活用できる図形・命題の手書き入力インタフェースを作成すると共に，図形の証明問題学習に対応したマルチプラットフォーム教育支援システムを開発する．そして，証明問題の学習プロセスの「命題の理解」だけでなく「真偽の判定」や「証明の作成」の活動までサポートすることを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では既存の手書き数式インタフェースを応用して、授業者と学習者が共に活用できる図形・命題の手書き入力インタフェースを作成すると共に、図形の証明問題学習に対応した教育支援システムを実現することを目指している。令和4年度は入力インタフェースと数式処理エンジンとの連携に関する研究を推進した。C言語で実装した数式処理エンジンをWebAssemblyを用いてJavaScriptから呼び出せるようにし、Webアプリとして構築した入力インタフェースとデータを送受信できるようにした。使用した数式処理エンジンは複数のプログラムから構成されたものであるが、EmscriptenのMODULARIZE機能を利用してモジュール化することにより、Webアプリから同時実行できるようにした。
既存の数学ソフトウェア（特に数式処理システム）はC言語やC++で開発されプラットフォーム依存のものが多く、それらのマルチプラットフォーム対応が課題となっているが、本手法を用いることにより既存数学ソフトウェアをWebアプリ化できる可能性がある。さらに、計算エンジン部とGUI部を切り離して開発できるというメリットもある。
この成果の一部は書籍「数学ソフトウェアの作り方」として共立出版より出版された。また、第148回日本数学会九州支部例会における特別講演、日本数学会ワークショップ「数学ソフトウェアとフリードキュメント34」、およびRisa/Asir Conference 2023で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
手書きを活かした初等幾何教育支援システムの実現に必要な数学インタフェースの研究を推進し、上記「研究実績の概要」で記述した結果を得た。そして、書籍１冊、研究論文1篇を出版し、研究集会で3件の研究発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は昨年度に引き続き入力インタフェースと数式処理エンジンの研究を行う。特に次の2点を注力して研究を進める。
1.【関係式をドラッグして命題を入力する機能】入力図形から抽出された関係式を「仮定エリア」と「結論エリア」にドラッグで移動し、命題の入力を補助できるようにする。
2.【命題の真偽判定機能】図形情報を連立多項式で表現してグレブナー基底計算で命題の真偽判定を行う機能を実装する。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
